JP2004336754A - Method and apparatus for q-factor monitoring using forward error correction coding - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は光学ネットワークに関し、さらに特定するとそのようなネットワークをモニタするための光学性能に関する。 The present invention relates to optical networks, and more particularly to optical performance for monitoring such networks.
光学層の中でビット誤り率(Bit-Error Rate:BER)を測定できないことは長期にわたって光学ネットワークの短所として見られてきた。BER測定はインテリジェント・ネットワーク要素の管理と制御にとって必須と見なされている。現在、同期式光学ネットワーク(Synchronous Optical NETwork:SONET)システムなどの性能モニタリングは電気−光学インターフェースの使用を通じてSONETのフレーム・ヘッダ内で回復される個々のビットにアクセスすることによって達成される。分析と増幅のために光学信号が電気信号へと変換され、その後、光学信号へと再生される。この方式で、警報監視、フレーム損失(Loss Of Frame:LOF)検出、信号損失(Loss Of Signal:LOS)検出などのようなネットワーク維持業務を実行するためのオーバヘッド・バイトのビット単位の処理が供給される。 The inability to measure Bit-Error Rate (BER) in the optical layer has long been viewed as a disadvantage of optical networks. BER measurements are considered essential for the management and control of intelligent network elements. Currently, performance monitoring, such as a Synchronous Optical NETwork (SONET) system, is achieved by accessing individual bits recovered in the SONET frame header through the use of an electro-optical interface. The optical signals are converted into electrical signals for analysis and amplification, and then reproduced into optical signals. In this manner, bit-wise processing of overhead bytes is provided to perform network maintenance tasks such as alarm monitoring, Loss Of Frame (LOF) detection, Loss Of Signal (LOS) detection, and the like. Is done.
上記の技術は有用であるが、光学ネットワーク内の電気−光学インターフェースと伝送システムを削除する要望は、光学層のビット誤り率測定が何らかの方式で判定される必要があることを意味する。ビット誤り率の試験セットは、それらの高いコストと信号パワーの観点で見た性能要求条件、分散許容度、および固定されたデータ・パターンが理由で内蔵型光学性能モニタリングに適していない。さらに、行き先に到達する前に測定される信号は通常では誤りが無く、したがってBERと信号品質の査定を得るためにQファクタ(Q-factor)のような他の指標が使用されなければならない。Qファクタは、数値1にある平均パワーから数値0にある平均パワーを差し引いた値を、1に乗るノイズの標準偏差と0に乗るノイズの標準偏差の和で除算したものとして述べられることが可能である。Qファクタは信号対ノイズ比の性能指標を供給する。以前のQファクタのモニタリング技術は再識別閾値データ回復エレクトロニクス(dual decision threshold data recovery electronics)のような特定の高速のエレクトロニクスかまたはヒストグラム法のいずれかを使用し、それらはバースト誤りを検出するのにあまり適していない。
While the above technique is useful, the desire to eliminate the electro-optical interface and transmission system in an optical network means that the bit error rate measurement of the optical layer needs to be determined in some way. Bit error rate test sets are not suitable for built-in optical performance monitoring because of their high cost and signal power performance requirements, dispersion tolerance, and fixed data patterns. In addition, the signal measured before reaching the destination is usually error-free, so other measures such as Q-factor must be used to obtain an assessment of BER and signal quality. The Q-factor can be stated as the average power in the numerical value 1 minus the average power in the
先行技術のこれらおよびその他の欠陥は、具体例を挙げると順方向誤り修正(Forward Error Correction:FEC)符号化データを処理するためのエレクトロニクスを備えた光学的トランスポンダの受信部分を使用する従来または全光学式の通信システム内でQファクタのような欠陥のパラメータをモニタするための本発明のシステム、方法および装置によって対処される。データのFEC修正に付随する誤り情報がビット誤り率とQファクタを推測するのに使用される。極端に低い誤り状態が存在する場合、データ回復回路のための識別閾値はFECエレクトロニクスによって処理されるデータ・ストリームに誤りを伝えるように調節される。 These and other deficiencies of the prior art include, specifically, conventional or all-in-one optical transponder receivers with electronics for processing Forward Error Correction (FEC) encoded data. SUMMARY OF THE INVENTION The system, method and apparatus of the present invention for monitoring defect parameters, such as Q-factor, in an optical communication system are addressed. The error information associated with the FEC correction of the data is used to estimate the bit error rate and Q factor. If an extremely low error condition exists, the identification threshold for the data recovery circuit is adjusted to signal the error to the data stream processed by the FEC electronics.
本発明の一実施形態による方法は光学信号からデータ信号を回復する工程、順方向誤り修正(FEC)を使用して回復信号を処理し、それによってビット誤り率(BER)を判定する工程、および判定したBERを使用して光学信号の欠陥のパラメータを判定する工程を含む。 A method according to one embodiment of the present invention includes recovering a data signal from an optical signal, processing the recovered signal using forward error correction (FEC), and thereby determining a bit error rate (BER); Determining a parameter of the optical signal defect using the determined BER.
本発明の教示は添付の図面と結びつけた下記の詳細な説明を考慮することによって容易に理解されることが可能である。理解を容易にするために、可能な場合には図に共通する同じ要素を表すのに同じ参照番号を使用した。 The teachings of the present invention can be readily understood by considering the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings. To facilitate understanding, identical reference numerals have been used, where possible, to designate identical elements that are common to the figures.
対象の発明は基本的に特定の方式に構成された光学伝送システムの背景の中で説明されるであろう。しかしながら、本発明がデータとそれに付随するFEC情報を輸送するいかなるタイプのシステムにも都合よく使用され得ることは当業者によって理解されるであろう。モニタされる光学信号内で順方向誤り修正符号化を使用して為されるBER判定を介したQファクタのモニタリングの背景の中で対象の発明が基本的に説明されるであろうこともやはり留意すべきである。しかしながら、下記でさらに詳細に検討されるように、本発明は概して、光学信号のアイ・ダイアグラム(eye diagram)の中心部(Qファクタに関して好ましい)またはアイ・ダイアグラムの他の部分のいずれかでビット誤り率の輪郭を確立するためにそのような順方向誤り修正符号化の使用を応用することが可能である。これらのケースの各々で、光学信号のアイ・ダイアグラムに関して確立される様々なビット誤り率の輪郭はシステムの光学性能に関する有用な情報を提供する。 The subject invention will be described in the context of an optical transmission system basically configured in a particular manner. However, it will be appreciated by those skilled in the art that the present invention may be used to advantage with any type of system that transports data and accompanying FEC information. It is also noted that the subject invention will be basically described in the context of monitoring the Q-factor via BER determinations made using forward error correction coding in the monitored optical signal. It should be noted. However, as will be discussed in more detail below, the present invention generally provides for a bit at either the center (preferred with respect to the Q factor) of the optical signal eye diagram or other parts of the eye diagram. It is possible to apply the use of such forward error correction coding to establish the error rate contour. In each of these cases, the various bit error rate profiles established for the eye diagram of the optical signal provide useful information about the optical performance of the system.
図1は本発明の実施形態を使用する光学伝送システムのハイレベル・ブロック図を描いている。特定すると、図1の光学伝送システム100は複数の光学送信部1101〜110N(まとめて光学送信部110)、光学マルチプレクサ115、複数の光学増幅部120A〜120G(まとめて光学増幅部120)、複数の光学的追加−削除マルチプレクサ(Optical Add-Drop Multiplexers:OADM)130Aと130B(まとめてOADM130)、光学デマルチプレクサ140、複数の光学受信部1501〜150N(まとめて光学受信部150)、ネットワーク管理部160および複数の光学性能モニタ(Optical Performance Monitors:OPM)1701〜1709(まとめてOPM170)を含む。
FIG. 1 depicts a high-level block diagram of an optical transmission system using an embodiment of the present invention. Upon identification, the
光学送信部110の各々は、それぞれの波長を有し、かつその上に変調されたデータならびにデータの回復に有用な順方向誤り修正(Forward Error Correction:FEC)情報を有する光学出力信号を供給する。マルチプレクサ115は送信部110によって作り出されたそれぞれの波長の光学信号を多重化し、それによって複数(N個)の波長チャネルを含む波長分割多重(WDM)信号を作り出す。マルチプレクサ115によって作り出されたWDM信号は光学増幅部120および光学的追加−削除マルチプレクサ130といった複数の光学ネットワーク素子を通して光学デマルチプレクサ140へと伝搬される。光学デマルチプレクサ140はWDM光学信号を逆多重化して初期に光学送信部110によって供給された様々な波長のチャネルをそこから抽出する。各々の波長チャネルはさらなる処理のためにそれぞれの光学受信部150へと結合される。
Each of the optical transmitters 110 provides an optical output signal having a respective wavelength and having data modulated thereon as well as Forward Error Correction (FEC) information useful for data recovery. . The
図1のシステム100では、マルチプレクサ115によって作り出されたWDM信号は次の光学素子すなわち第1の光学増幅部(Optical Amplifier:OA)120A、第2のOA120B、第1のOADM130A、第3のOA120C、第4のOA120D、第2のOADM130B、第5のOA120E、第6のOA120F、第7のOA120Gおよび光学デマルチプレクサ140を順に通して伝搬される。1つまたは複数の光学ネットワーク素子を利用するいかなるネットワーク経路も本発明の教示から恩恵を受けることは当業者によって理解されるであろう。
In the
光学増幅部120および光学的追加−削除マルチプレクサ130の各々はそれぞれの光学性能モニタ(OPM)170を随伴する。OPM170の実施形態は図2〜4に関連して下記でさらに詳細に述べられるであろう。簡単に述べると、OPM170の各々はそのそれぞれのネットワーク素子からそこを通過する光学信号の少部分を受け取る。例えば、そこを通過する光学信号の少部分(例えば光学信号パワーの1もしくは2パーセント)をそのそれぞれのOPM170に流用するために光学スプリッタ(図示せず)が光学ネットワーク素子の各々に付随する可能性がある。OPM170は、個々の波長チャネルを選択し、選択した波長チャネルを経由して伝搬されるデータの一部を回復し、受信データから誤りを取り除くように構成された順方向誤り修正(FEC)を適用するように動作する。ビット誤り率(BER)の査定は、FECプロセッサにより訂正された誤りの数を判定することおよび抽出された波長チャネルのデータのデータ速度を知ることによって作り出される。場合によっては、データ・スライサの識別閾値レベル(すなわち受信したデータ・ストリームから2進法の0の群と1の群を回復するのに使用される識別閾値)が或る範囲の識別閾値レベルにわたって調節されることでそれに対応するビット誤り率査定の範囲を応答的に作り出す。BERの輪郭を作り出すために、BER査定が固定の時間点(例えばアイ・ダイアグラムの中心)のデータ・スライサの識別閾値の関数としてプロットされることが可能である。波長チャネルの信号対ノイズ比(すなわちQファクタ)はBER輪郭の形状に関して判定されることが可能である。
Each of the optical amplifier 120 and the optical add-
こうして、OPM170はそこを通過する光学信号内の1つまたは複数の波長チャネルのQファクタのような欠陥パラメータを判定するように動作する。光学通信システム内で各ネットワーク素子のQファクタを判定することによって、受信部で終結する信号が受けるデータ劣化源が、低Qファクタの存在を示すOPMの直前のネットワーク素子(または通信リンク)に遡って追跡されることが可能である。システムを伝搬する波長チャネルの各々、波長チャネルの一部分、またはサンプル・チャネルについてQファクタが判定されることが可能であることに留意すべきである。さらに、光学ネットワーク素子すべてではなく、いくつか(例えば2つまたは3つ毎のネットワーク素子であって、一層頻繁に支障をきたす傾向のあるネットワーク素子)にそれぞれのOPMを付随させることによってシステムのコストを低減することが可能であることに留意すべきである。 Thus, OPM 170 operates to determine defect parameters, such as the Q factor, of one or more wavelength channels in the optical signal passing therethrough. By determining the Q factor of each network element in the optical communication system, the source of data degradation experienced by the signal terminating at the receiver goes back to the network element (or communication link) immediately before the OPM indicating the presence of a low Q factor. Can be tracked. It should be noted that the Q factor can be determined for each wavelength channel, a portion of the wavelength channel, or the sample channel that propagates through the system. Further, the cost of the system by associating each OPM with some rather than all of the optical network elements (e.g., every two or three network elements that tend to fail more frequently). It should be noted that it is possible to reduce
ネットワーク管理部160は、具体例を挙げると、メモリ、処理および入出力素子を含むワークステーションまたは制御装置を有し、それがネットワーク素子(Network Element:NE)の動作のサポートおよびデータのネットワーク化を含む通信管理ネットワーク(Telecommunication Management Network:TMN)機能を供給する。TMN機能を導入するのに使用される技術には、具体例を挙げると、チャネル上に符号化されるオーバヘッド・ビット、光学的管理用チャネル、専用通信リンク、パケット・データ・ネットワークまたはこれらのいかなる組み合わせも含まれる(図示せず)。
The
本発明は、信号の誤りまたは劣化の特定の供給源を識別するためにTMNの背景で利用されることが可能である。一実施形態では、複数のネットワーク素子の各々がそれに対応するOPM170を随伴する。受信部によって処理される波長チャネルが高いビット誤り率を示していると認識することによって、それに応答してネットワーク管理部160が光学信号経路内のネットワーク素子OPMの各々に問い合わせてそれらのそれぞれのBER/Qファクタ/モニタ・インジケータの履歴を判定する。特定のチャネルに関するモニタ・インジケータが或るネットワーク素子から次のネットワーク素子までで閾値を超えて増大した点を判定することによって、増大したBERを最初に伴うネットワーク素子が欠陥を有するかもしくは何らかの方式で劣化していることがネットワーク管理部160によって推測されることが可能となる。そのような例では、修理作業者を派遣するかまたは経路変更(すなわち再供給)してそのような高度な誤りの経験を避けることが適切である。
The invention can be used in the context of TMN to identify a particular source of signal error or degradation. In one embodiment, each of the plurality of network elements is accompanied by a corresponding OPM 170. By recognizing that the wavelength channels processed by the receiver indicate a high bit error rate, the
図1は第3の光学増幅部120Cと第2の受信部1502を影にして描いている。この影処理は、第3の光学増幅部120Cが受信部1502で最終的に高いBERを生じさせる誤りの供給源であることを例示している。この範例では、受信部1502の高いBERがネットワーク管理部160によって気付かれ、それに応答してこれが(次の順で)OPM1709、OPM1708等々でOPM1704に遡って問い合わせを行う。OPM170の各々の問い合わせについて、ネットワーク管理部160は相当する光学素子を通過する各波長チャネルのQファクタの変化に関する履歴情報を回復する。図1に関してここで述べた範例のケースでは、第3のOA120Cの故障もしくは劣化の最初の兆候は相当するOPM1704と次のOPM1705の間の同一チャネルQファクタの違いによって示される。OPM(すなわち光学素子の入力もしくは出力信号のサンプリング)の配置に応じて、OPM1703(OADM130Aに対応)とOPM1704に関する履歴データを比較することによって誤りの状態が検出されることもやはりあり得る。
Figure 1 depicts by a third optical amplifying portion 120 C and a second receiving unit 1502 in the shadow. The shadow process illustrates that the third optical amplifying portion 120 C is the source of the errors causing ultimately higher BER at receiver unit 150 2. In this paradigm, BER high reception unit 150 2 is noticed by the
TMNはまた、システムの全体的な性能を追跡するためにOPMからの履歴情報を利用する可能性もある。時間と共に、各々が少量の性能劣化を示すいくつかの要素の組み合わせがシステムの総合性能を害する原因となる可能性がある。システム性能の変化はまた、不定期の修理、再供給される新たなチャネル、およびその他の普通のネットワーク変更によって引き起こされる可能性もある。OPM信号の時間的進展をモニタすることによって、TMNはネットワークの全体的な健全性を判定し、それにより、システムがその寿命の終わりに近いかどうか、追加のチャネル負荷が許容され得るかどうかを判定し、あるいはシステムの健全性に関する他のネットワーク管理の検討を判定する。 The TMN may also utilize historical information from the OPM to track the overall performance of the system. Over time, a combination of several factors, each exhibiting a small amount of performance degradation, can impair the overall performance of the system. Changes in system performance can also be caused by irregular repairs, new channels being re-supplied, and other common network changes. By monitoring the evolution of the OPM signal over time, the TMN determines the overall health of the network, thereby determining whether the system is nearing its end of life and whether additional channel loading can be tolerated. Or other network management considerations regarding system health.
図2は図1の光学伝送システム100に使用するのに適した光学性能モニタ(OPM)のハイレベル・ブロック図を描いている。特定すると、図2のOPM200は図1のシステム100内の光学処理もしくは伝送素子からそこを伝搬する光学信号パワーの少部分(例えば1もしくは2%)を入力信号INとして受け取る。
FIG. 2 depicts a high-level block diagram of an optical performance monitor (OPM) suitable for use in the
特に、図2の光学性能モニタ(OPM)200は同調フィルタ210、光学増幅部(OA)220、光学トラッキング・フィルタ230、光−電気(O/E)コンバータ240、クロックとデータの回復回路250、順方向誤り修正(FEC)プロセッサ260および制御部270を含む。場合によっては、スプリッタ275と検出部280もまた設けられる。構成要素の選択が、通常では様々な通信システムで変わるであろう入力信号INの特定の詳細に応じて決まることを当業者は認識するであろう。
In particular, the optical performance monitor (OPM) 200 of FIG. 2 includes a
入力信号IN、具体的に述べると比較的低パワーの波長分割多重(WDM)信号は同調フィルタ210で受信される。制御信号λSELに応答して、同調フィルタ210はWDM入力信号INの中に含まれる波長チャネルのうちの1つ以外のすべてを選択的にフィルタ処理(すなわちブロック)する。選択された波長チャネルλは光学増幅部220によって増幅され、O/Eコンバータ240へと結合される。選択された波長チャネルλに与えられる増幅の量は、制御部270によって作り出される光学増幅部制御信号OACで場合によっては制御される。WDM入力信号INは図1の光学通信システム100内で主光学信号経路からタップ引き出しされるので、WDM入力信号INのパワー・レベルは主光学通信チャネル内にあるパワーの1%もしくは2%を含むことが可能なだけである。したがって、選択された波長チャネルλを本発明によるさらなる処理に適切なレベルまで増幅するために光学増幅部220が使用される。主光学信号のさらに大きなタップ引き出し(例えば10%〜50%の範囲)が利用可能であり、かつOPM要素の光学損失が充分に低い場合、機能を変化させることなくOPMから光学増幅部220を除去することが可能である。
An input signal IN, specifically a relatively low power wavelength division multiplexed (WDM) signal, is received by a
場合によって使用されるトラッキング・フィルタ230は選択された波長チャネルλに付随してそれらの外側にある光学信号をフィルタ処理するためにOA220とO/Eコンバータ240の間に配置される。例えば、光学増幅部220が選択された波長チャネルλにノイズ成分(すなわちスプリアス成分および/または他のスペクトル誤差)を与えるケースでは、選択された波長チャネルλに付随しないそれらの周波数のパワーを減衰させるためにトラッキング・フィルタ230が使用される。トラッキング・フィルタ230は制御部270によって作り出され、かつ前に同調フィルタ210によって利用される波長選択信号λselに対応している。そのような挙動を示さない光学増幅部220のケースでは、トラッキング・フィルタ230は使用を回避されることが可能であり、増幅された波長チャネルは光−電気(O/E)コンバータ240に直接接続されることが可能である。単一のチャネルを選択し、かつOPMの機能を変化させることなくそのパワーを適切なレベルまで調節するために他のフィルタと増幅部の組み合わせが使用される可能性があることを当業者は認識するであろう。
An
O/Eコンバータ240は選択された波長チャネルλに付随する光学信号を相当する電気信号へと変換し、それがクロックとデータの回復回路250に結合される。
O /
制御部270によって供給される制御信号CDRCに応答して、クロックとデータの回復回路250はO/Eコンバータ240によって供給される信号からクロック情報と(FECオーバヘッド・ビットを含む)データを回復するように動作する。クロックとデータの回復回路250によって回復されるクロック情報とデータはFECプロセッサ260へと供給される。
In response to the control signal CDRC provided by the
FECプロセッサ260は回復されたデータ信号に順方向誤り修正処理操作を実行することにより、回復されたデータ信号内の誤りを修正するように構成される。データへのFEC符号化は多様なデータ信号プロトコルについてFEC性能のモニタリングを可能にするデジタル・ラッパーによって供給される可能性がある。データ信号内の誤りのそのような修正の中で、FECプロセッサは初期信号源(送信部110)とFECプロセッサ260の間の伝送経路中でデータ信号に与えられる誤りのタイプおよび/または量を示す情報を供給することが可能である。そのような情報は回復されたデータ信号に付随するビット誤り率(BER)およびその他の符号誤りの指標を判定するのに有用である。場合によっては、回復されたデータ信号DATAはさらなる処理のために他の処理素子(図示せず)へと供給される。
O/Eコンバータ240、クロックとデータの回復回路250および順方向誤り修正(FEC)プロセッサ260は一体となって受信部もしくはトランスポンダに普通に見られる機能を供給する。したがって、O/Eコンバータ240、クロックとデータの回復回路250およびFECプロセッサ260は特定用途向け集積回路(ASIC)のように共通基板上に集積化されることが可能である。
O /
制御部270は、具体例を挙げるとマイクロプロセッサ、メモリおよび入出力(I/O)回路を含む。I/O回路は制御部270と制御部270に連絡している様々な素子の間のインターフェースを供給する。メモリは、プロセッサによって実行されるときに様々な機能および制御部270に関してここで述べる工程を実施するプログラムを記憶する。制御部270は、選択された波長チャネルλのビット誤り率を評価し、そこから対応する光学素子のQファクタを導き出すためにFECプロセッサ260によって供給されるBERデータを利用する。
The
動作の第1のモードでは、本発明はクロックとデータの回復回路250の最適識別閾値を使用してビット誤り率を測定する。最適識別閾値レベルが使用される場合、Qファクタを計算するのにFECに由来するBERが直接使用されることが可能である。動作の第1のモードは回復されたデータ信号内に充分に誤りが存在するときに使用される。
In a first mode of operation, the present invention measures the bit error rate using the optimal identification threshold of the clock and
最適識別閾値レベルのBER測定から直接Qファクタを計算することができないとき、動作の第2のモードで制御部270が動作する。したがって、動作の第2のモードでは、最適識別閾値レベルのいずれかの側のいくつかの位置についてBERを識別閾値レベルの関数として記録することによって等価Qファクタが判定される。ここでこの技術をさらに詳細に検討する。
When the Q factor cannot be calculated directly from the BER measurement at the optimal discrimination threshold level, the
アイ・ダイアグラムの中心の下といった固定されたタイミング段階のBER対識別レベルを記録することによって等価Qファクタが測定される。このデータを適切な理想ガウス特性にはめ込むことによって記号群とスペース群の等価平均とシグマが判定される。理想特性は、ガウス・ノイズ統計を想定すると、次の式1で与えられ、
Qファクタの計算は次のように実施される。記号レールとスペース・レールで支配される被測定BERを有する2つのセットへとデータが分割される。SNRが高いケースで、測定可能な複数BERについて最小誤り率の点、または誤り不在の性能を生じるDのいかなる値でも生データは分けられる。正と負のレールについて等価平均とシグマを得るために各々のデータ・セットはガウス・ノイズ統計を想定して理想曲線にはめ込まれる。式2は記号誤りとスペース誤りによって支配される誤り群に自然に分かれる。いったん分けられると、BERは単一の1/2erfc(・)関数によって与えられる式である。BERデータの各々のセットは逆誤差関数に通され、その後、識別レベルDiで直線回帰が実行される。等価σ1、0およびμ1、0は直線回帰の勾配と切片で与えられる。計算を容易にするために、最初にBERの対数をとることによって逆1/2erfc(・)関数が実施される。Log(erfc(・))は滑らかな1対1の関数であり、数多くの計算法によって、あるいはさらに単純に多項式適合を使用することによって次式3で与えられるように反転されることが可能であり、
図3は本発明の実施形態によるQファクタの判定処理法をグラフで描いている。特定すると、図3はビット誤り率を識別閾値レベルの関数としてプロットしている。ビット誤り率は対数的に表示されており、識別閾値レベルは上述のデータ・スライス機能のためにクロックとデータの回復回路250によって使用される振幅(ボルト)で表されている。図3のグラフ表現300では、BERは1秒以上の間隔で測定されたものであり、少なくとも5つの誤りが記録された場合に有効と考えられる。最小BERは10−9で測定され、その一方で最大BERは10−5で測定された。等価Qファクタは約8.5であると判定された。最適識別点として表示した矢印は予測最適識別閾値レベルを示し、μ1およびμ0と表示した2つの垂直の切片は記号群とスペース群のレールに関する等価μiを示している。
FIG. 3 is a graph illustrating a method of determining a Q factor according to an embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 3 plots the bit error rate as a function of the identification threshold level. The bit error rate is expressed logarithmically, and the identification threshold level is expressed in amplitude (volts) used by the clock and
特定すると、約−0.3と+0.3Vの間で識別閾値レベルを走査することによって、誤りが累積され、プロットしたときに図3に描いたV字型曲線に結びつく。BERは最適識別点で最小値(すなわちゼロ)に近づき、識別閾値レベルが調節されると増加し、それによりV形状を形成する。V字曲線を分析することによって、Qファクタと最適閾値レベルのビット誤り率が判定されることが可能となる。すなわち、プロットした曲線から外挿することによって、それらの曲線が出会う点が最適識別閾値を与え、上述の方法を使用してQファクタを判定するのに使用されることが可能となる。 In particular, scanning the discrimination threshold level between about -0.3 and + 0.3V accumulates errors and leads to the V-shaped curve depicted in FIG. 3 when plotted. The BER approaches a minimum (ie, zero) at the optimum discrimination point and increases as the discrimination threshold level is adjusted, thereby forming a V-shape. By analyzing the V-curve, the Q factor and the bit error rate at the optimal threshold level can be determined. That is, by extrapolating from the plotted curves, the points where they meet provide the optimal discrimination threshold and can be used to determine the Q factor using the methods described above.
上述のQファクタのモニタリングに加えて、FEC誤り測定が、識別閾値および位相の走査に付随するその他の信号品質指標または欠陥パラメータについて使用されることが可能である。識別位相点は、識別が為されるビット・スロット内のサンプル時間を参照する。最適位相がビット・スロットの中央であると規定されれば、そのビット・スロット内で前後のサンプル時間に位相を走査することによって誤りを生じさせることが可能である。したがって、閾値と位相の両方を走査することによる誤りの数または率の関数として、信号のアイ・パターンが場合によってはマップ化される。色分散、偏光モード分散、または増幅された自然放出ノイズといった特定の欠陥をモニタするために、場合によってはアイ・パターンが使用される。場合によって使用される他の方策には識別レベルと位相をアイ・パターン内の特定の点に調節することおよび誤りの数を時間の関数としてモニタすることが含まれる。ノイズまたは歪みは、アイ・パターンの所定の点で誤りの数が信号品質と共に変化する原因となる。識別閾値と位相は同様に、一定の誤りの数または率を維持するように連続的に調節されることが可能である。必要な識別閾値または位相は信号品質と共に変わり、したがって信号品質の指標として役立つであろう。当業者および本発明の教示で情報を与えられる者は、複数の付随の性能指標を構成するために可変の識別閾値および位相と共にFEC誤り数が使用され得ることを認識するであろうが、そのような使用法は本発明によって意図されている。 In addition to monitoring the Q-factor described above, FEC error measurements can be used for other signal quality indicators or defect parameters associated with the identification threshold and phase scan. The identification phase point refers to the sample time in the bit slot where the identification is made. If the optimal phase is defined as being in the middle of a bit slot, it is possible to make an error by scanning the phase at the preceding and following sample times within that bit slot. Thus, the eye pattern of the signal is possibly mapped as a function of the number or rate of errors by scanning both the threshold and the phase. Eye patterns are sometimes used to monitor certain defects, such as chromatic dispersion, polarization mode dispersion, or amplified spontaneous emission noise. Other strategies that may be used include adjusting the discrimination level and phase to particular points in the eye pattern and monitoring the number of errors as a function of time. Noise or distortion causes the number of errors at a given point in the eye pattern to vary with signal quality. The identification threshold and phase can likewise be continuously adjusted to maintain a constant number or rate of errors. The required identification threshold or phase will vary with signal quality and will therefore serve as an indicator of signal quality. Those skilled in the art and those informed by the teachings of the present invention will recognize that the number of FEC errors can be used with a variable identification threshold and phase to construct a plurality of accompanying performance indicators. Such uses are contemplated by the present invention.
本発明の一実施形態では、図3に描かれたようなV字曲線全体を作り出すのではなく、極めて僅かの点(例えば1つの点)だけがモニタされることで高速の傾向分析判定を可能にする。すなわち、一実施形態では、極めて僅かの相対的閾値位置に付随するBERだけが、増大したBERの高速判定が為され得るように処理される。或る時間的期間についてこれら1つもしくは極めて僅かの相対的閾値位置をモニタすることによって、モニタされた閾値の(複数)位置に付随するBERの増大に関して性能の傾向が判定される。 In one embodiment of the present invention, rather than creating the entire V-curve as depicted in FIG. 3, only a few points (eg, one point) are monitored to enable fast trend analysis decisions. To That is, in one embodiment, only BERs associated with very few relative threshold positions are processed so that a fast determination of increased BER can be made. By monitoring these one or very few relative threshold positions for a period of time, performance trends are determined with respect to the increase in BER associated with the monitored threshold position (s).
本発明の一実施形態では、増幅された波長チャネルの一部を検出部280へと流用するためにスプリッタ275が使用される。それに応答して検出部280は流用部分のパワー・レベルを判定し、そのパワー・レベルがパワー検出信号Pdetとして制御部270に連絡される。検出部280はp−i−n検出器(PIN)またはアバランシェ・フォトダイオード(APD)のような広帯域の光学検出器を含む可能性がある。
In one embodiment of the invention, a
本発明の様々な実施形態で、制御部270は、選択された波長チャネルλの(パワー検出信号Pdetで示されるような)複数のパワー・レベルの各々がトランスポンダ回路によって処理されることでそれぞれのビット誤り率を発生するように選択波長チャネルλを制御可能に増幅するために光学増幅部制御信号OACを利用する。すなわち、複数の増幅レベルの各々を選択し、かつこれらのパワー・レベルについて選択波長チャネルλに付随して選択されたビット誤り率をモニタすることによって、例えば少なくとも選択された波長チャネルλに付随するQファクタを判定するのに有用な情報を制御部270が作り出すことが可能となる。さらに、WDM入力信号INの中の複数の波長チャネルの各々を選択的に処理することによって、制御部270がこれらのデータ波長チャネルの各々に関するQファクタのデータを判定することが可能となる。この方式で、図1の通信システム100を通って伝搬する信号のQファクタが、いくつかの点の各々で、あるいは増幅部120、光学的追加−削除マルチプレクサ130などといった通信システム内のネットワーク素子で判定されることが可能である。前に言及したように、色分散、偏光モード分散または増幅された自然放出ノイズのような特定の欠陥もやはりアイ・パターン内の識別位相点を非最適点(すなわちQファクタが判定されるビット・スロットの中央以外の点)に調節することによってモニタされることが可能となる。
In various embodiments of the present invention, the
図1の光学伝送システム100はいくつかの構造を使用して本発明の恩恵を受けるように構成されることが可能である。例えば、本発明の一実施形態では光学素子120、130の各々はそれぞれのOPM170を随伴する。この実施形態では、受信部150による高いBER検出に応答してネットワーク管理部160が、いずれの光学素子が高BER受信に対応し得るかを判定できるようにOPMが連続的にそれぞれのQファクタを回復する。OPM170の各々は、V字曲線情報を派生させ、したがってそれに対応するQファクタ情報を派生させるように波長チャネルの各々を連続的に走査することが可能である。Qファクタ情報は、受信部150の高BER警報に応答してネットワーク管理部160によって回復されるQファクタ/チャネル・マップとしてOPMに記録されることが可能である。メモリを保護するために、これらの記録は限定された量の時間について保持されてもよい。
The
本発明の一実施形態では、それぞれのOPMを随伴する各々の光学素子で、上述の技術のうちの1つを使用してQファクタ情報を判定するためにOPMが個々の波長チャネルを連続的に走査する。その後、データベースが母集団化され、そこで波長チャネルの各々がそれに対応するQファクタを随伴し、そのQファクタが定期的に更新される。ネットワーク警報または他の状態の場合では、通信システム内で可能性のある誤り供給源を識別するためにネットワーク管理部160がOPMの各々からQファクタ/チャネル・マップを回復する。好ましい実施形態では、高BER状態が受信部150に存在することを判定すると、ネットワーク管理部160が前段の光学素子に随伴するOPMからQファクタ/チャネル・マップを回復してその点に誤り状態が存在するかどうかを判定する。ネットワーク管理部160はQファクタ/チャネル・マップを利用することで欠陥光学素子もしくはチャネルに随伴するOPMが判定されるまで繰り返して前段のOPMからそれぞれのQファクタ/チャネル・マップ(または他の欠陥マップ)を回復する。
In one embodiment of the present invention, at each optical element associated with a respective OPM, the OPM continuously divides the individual wavelength channels to determine Q factor information using one of the techniques described above. Scan. Thereafter, the database is populated, where each wavelength channel is accompanied by a corresponding Q factor, which is periodically updated. In the event of a network alert or other condition, the
図4は本発明の実施形態による方法のフロー図を描いている。特定すると、図4の方法400は、例えば図2に描いたOPM200の制御部270の中で使用するのに適している。
FIG. 4 depicts a flow diagram of a method according to an embodiment of the present invention. In particular, the
方法400は工程405から入って工程410に進み、そこでは選択された光学信号に由来するデータが最適識別閾値を使用して回復される。工程415で、回復されたデータが順方向誤り修正(FEC)を使用して処理され、それによって誤り情報を派生させる。
The
工程420で、工程415のFEC処理が結果的にいかなる誤りも処理または識別したかどうかに関する問い合わせが為される。もしも誤りが工程415で検出された場合、工程435で、選択波長チャネルのQファクタが最適識別閾値および誤りレベルに関して直接判定される。すなわち、制御部270が上述の第1の動作モードで動作してQファクタを判定する。
At
工程440で、Qファクタ、波長チャネル識別、時間および/またはその他の関連するデータがそれぞれの、または統一化されたOPMデータベースに記憶される。工程450で次の波長チャネルが選択され、その後、本方法は工程410に進む。
At
もしも工程420で誤りが検出されない(または不充分な数であった)場合、複数の識別閾値レベルの各々についてデータが回復され、複数の対応するBER項を発生させるためにFECを使用して処理される。図3に関して前に言及したように、本発明の一実施形態は1つまたは極めて僅かの識別閾値のモニタリングを使用することで高速の傾向分析機能を可能にする。すなわち、V字曲線を形成するのに充分な複数の閾値位置についてBERデータを起こすのではなく、その代わりに1つまたは極めて僅かの点を含むBER輪郭が形成され、そのBER輪郭が以前のBER輪郭と比較されて(複数の)選択閾値位置での欠陥の増加、欠陥の減少または比較的定常的な欠陥レベルといった傾向を確立する。
If no errors were detected (or were insufficient) in
工程435でQファクタが判定される。前に言及したように、そのようなデータを使用して作り出されたV字曲線はQファクタを判定するのに使用することができるBER輪郭を供給する。すなわち、制御部270が上述の第2の動作モードで動作し、それにより、複数のBER項によって規定されるBER輪郭を使用してQファクタを判定する。
At
工程440で、Qファクタ、波長チャネル識別、時間および/またはその他の関連するデータがそれぞれの、または統一化されたOPMデータベースに記憶される。工程450で次の波長チャネルが選択され、その後、本方法は工程410に進む。
At
図4の方法400は母集団を形成するために連続的に走査される可能性があり、それにより、データベースが複数の時間の各々で各々の波長チャネルに付随するQファクタを表すデータを限定された(場合によっては選択可能な)量の時間について記憶する。この方式で、例えばネットワーク管理部160によるOPMデータベースのその後のアクセスは、ネットワーク管理部160が受信誤りの供給源を判定することを可能にするのに有用な情報を供給することができる。
The
図5は本発明の実施形態による欠陥判定処理法をグラフで描いている。特定すると、図5は相対的閾値位置VTHの関数としてプロットされたビット誤り率(BER)を描いている。BERは対数で表されており、相対的閾値位置は上述のデータ・スライス機能のためにクロックとデータの回復回路250によって使用されるオフセット電圧振幅として描かれている。前に図3と4に関連して検討したように、順方向誤り修正は複数の相対的閾値位置の各々に関して判定され、したがってそれに対応するBER値が判定される。その後、V字曲線がプロットされることで、例えば処理される光学信号のQファクタあるいはその他の欠陥パラメータが得られる。図5のV字曲線が複数の相対的閾値位置の各々についてガウス・ノイズ適合としてプロットされることで約VTH=14およびBER=1×10−19の交点に至ることが分かる。Qファクタを得るという背景では、上述の方式でこれらのパラメータを使用してQファクタが得られる。場合によっては、前に検討したように高速の傾向分析のために単一の点がモニタされる可能性があることが分かる。
FIG. 5 is a graph illustrating the defect determination processing method according to the embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 5 depicts the bit error rate (BER) plotted as a function of the relative threshold position VTH . The BER is logarithmic and the relative threshold position is depicted as the offset voltage amplitude used by the clock and
本発明の教示を組み入れる様々な実施形態が示され、説明されてきたが、当業者はやはりこれらの教示を組み入れる多くの他の変形の実施形態を容易に考案することが可能である。 While various embodiments have been shown and described, which incorporate the teachings of the present invention, those skilled in the art can readily devise many other alternative embodiments that also incorporate these teachings.
Claims (10)
回復した信号を、順方向誤り修正(FEC)を使用して処理し、それによってビット誤り率(BER)を判定する工程、および
判定されたBERを使用して前記光学信号の欠陥のパラメータを判定する工程を含む方法。 Recovering the data signal from the optical signal;
Processing the recovered signal using forward error correction (FEC), thereby determining a bit error rate (BER); and using the determined BER to determine parameters of the optical signal defect A method comprising the steps of:
前記それぞれの回復データ信号の各々がFECを使用して処理され、それによって各識別閾値レベルについてそれぞれのBERが判定され、前記BER判定がBERの輪郭を確立し、
前記欠陥のパラメータが前記BER輪郭を使用して判定される、請求項1に記載の方法。 Performing the recovery includes selecting each of a plurality of identification thresholds to provide a respective recovery data signal;
Each of the respective recovered data signals is processed using FEC, whereby a respective BER is determined for each identification threshold level, wherein the BER determination establishes a BER contour;
The method of claim 1, wherein parameters of the defect are determined using the BER contour.
回復を行う前記工程が、
光学フィルタを使用して前記WDM信号から或る波長チャネルを選択する工程、
前記選択波長チャネルを電気信号に変換する工程、および
前記電気信号に識別閾値レベルを適用し、それによって前記データ信号を回復する工程を含む、請求項1に記載の方法。 The optical signal includes a wavelength channel of a plurality of wavelength channels forming a wavelength division multiplexed (WDM) signal;
The step of performing the recovery,
Selecting a wavelength channel from the WDM signal using an optical filter;
The method of claim 1, comprising converting the selected wavelength channel to an electrical signal; and applying an identification threshold level to the electrical signal, thereby recovering the data signal.
前記それぞれの回復データ信号がFECを使用して処理され、それによってそれぞれのBERが判定され、
前記欠陥のパラメータが前記BERを使用して判定される、請求項1に記載の方法。 Performing the recovery includes selecting an optimal identification threshold level to provide a respective recovery data signal;
The respective recovered data signals are processed using FEC, whereby a respective BER is determined;
The method of claim 1, wherein parameters of the defect are determined using the BER.
波長分割多重(WDM)光学信号を形成する複数の波長チャネルの中から或る波長チャネルを選択するための同調フィルタ、および
前記選択光学信号からデータを回復し、かつ順方向誤り修正(FEC)を使用して前記回復データを処理し、それによってビット誤り率(BER)を判定するための受信部、および
判定されたBERを使用して前記光学信号の欠陥のパラメータを判定するための制御部を含むOPM。 An optical performance monitor (OPM),
A tunable filter for selecting a wavelength channel from a plurality of wavelength channels forming a wavelength division multiplexed (WDM) optical signal; and recovering data from the selected optical signal and performing forward error correction (FEC). A receiver for processing the recovered data and thereby determining a bit error rate (BER), and a controller for determining a parameter of the optical signal defect using the determined BER. OPM including.
前記光学信号を電気信号へと変換するための光−電気コンバータ、
識別閾値レベルに従ってデータ・ビットのストリームを回復するためのデータ回復回路、および
データ・ビットの前記ストリームの中の誤りを識別し、それによって前記BERを判定するためのFECプロセッサを含む、請求項7に記載のOPM。 The receiving unit,
An optical-to-electrical converter for converting the optical signal into an electric signal,
8. A data recovery circuit for recovering a stream of data bits according to an identification threshold level, and an FEC processor for identifying errors in the stream of data bits and thereby determining the BER. OPM according to the above.
前記複数のネットワーク素子の少なくともいくつかの直前で前記データ担持光学信号の少なくとも1つの欠陥パラメータをモニタするための複数の光学性能モニタ(OPM)、および
Qファクタを調べることによって劣化ネットワーク素子を識別するために前記受信部で前記劣化ネットワーク素子を表すBERに応答するネットワーク管理部を含むシステム。 A plurality of network elements for propagating an optical signal carrying data from a transmitter to a receiver, wherein the receiver monitors a bit error rate (BER) of the recovered data;
A plurality of optical performance monitors (OPM) for monitoring at least one defect parameter of the data-bearing optical signal immediately before at least some of the plurality of network elements; and identifying degraded network elements by examining a Q factor. A system that includes a network manager responsive to the BER representing the degraded network element at the receiver.
The system of claim 9, wherein the defect parameters include at least one of a Q factor, chromatic dispersion, polarization mode dispersion, and amplified spontaneous emission noise.
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